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Meßwerk mit einem drehbeweglichen und in axialer Richtung elastisch
gelagerten Systemteil, z. B. Spule Es ist bekannt, bei Meßwerken mit drehbeweglichem
Systemteil zum Schutze der Lagerung gegen Stöße und Erschütterungen die Steine zur
Lagerung des drehbeweglichen Systemteiles, dessen Drehzahl oder Ausschwingung von
der Meßgröße abhängig ist, in axialer Richtung federnd zu lagern. Zu dem gleichen
Zweck hat man auch schon für Drehspulengalvanometer die in Fig. i schetnatisch dargestellte
Anordnung vorgeschlagen, bei der die mit Innenspitzen versehene Drehspule i des
Meßgerätes an einer in einer Bohrung des Eisenkernes 2 axial verschieblichen Tragachse
3, welche die Lagersteine trägt, drehbar gelagert ist. An der Tragachse 3 sind zwei
Eisenteller q. befestigt, mittels der die Tragachse im Feld des regulären Galvanometermagneten
5 schwebend gehalten wird. Auf diese Weise ist die Drehspule i ebenfalls in axialer
Richtung elastisch gelagert. Das dynamische Verhalten der Drehspule i bezüglich
seiner Lagerung ist bei dieser Ausführung Idas gleiche wie bei der Lagerung der
Steine mittels kleiner Schraubenfedern.
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Gegenstand der Erfindung ist eine besondere Lagerung, die in einem
Ausführungsbeispiel in Anwendung auf ein Drehspulgalvanometer in Fig.2 dargestellt
ist. Bei dieser Ausführung ist im Gegensatz zu der bisherigen Bauart die Drehspule
io unmittelbar im Felde des Galvanometermagneten schwebend gehalten. Hierzu dienen
die mit der Drehspule io -verbundenen Eisenplatten 1i. 12 ist eine in einer Bohrung
des Eisenkernes 13 axial verschneblich gelagerte Führungsachse, die seitliche Verschiebungen
der Drehspule io verhindert und die Lagersteine der zwischen ihr und der Drehspule
io angeordneten Spitzenlager enthält.
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Äußerlich betrachtet, unterscheidet sich demnach die in Fig.2 veranschaulichte
neue Ausführung von der Bauart nach Fig. i lediglich dadurch, @daß die Eisenteller
an der Drehspule io unmittelbar befestigt sind, während sie bei der bekannten Ausführung
nach Fig. i mit der in der. Bohrung des Eisenkernes 2 geführten Achse verbunden
sind. Es scheint zunächst, daß diese bei rein äußerlicher Betrachtung geringfügige
Abänderung keinen Unterschied in der Wirkungsweise der Anordnung hervorruft. Eine
nähere Betrachtung ergibt jedoch, daß überraschenderweise ein ganz grundlegender
Unterschied der dynamischen Wirkungsweise zwischen der Ausführung nach Fig. i und
der nach Fig. besteht. Das ergibt sich aus folgender überlegung
Es
sei angenommen, däß das Gerät nach Fig. i nach Zurücklegung eines bestimmten Fallweges
auf eine starre Unterlage auftreffe. Das hat zur Folge, daß die Endgeschwindigkeit
des Magneten 5 und des Eisenkernes 2 fast unmittelbar abgebremst wird, während die
Drehspule i und die zugehörige Drehachse 3 sich zunächst in axialer Richtung weiterbewegen.
Im `"erlauf dieser Bewe- g itng wind die während des Falles in der
Tragachse3 aufgespeicherte lebendige Energie in potentielle Energie des magnetischen
Felcles übergeführt. Das gleiche gilt auch im wesentlichen für die während des Falles
von der Drehspule i aufgenommene lebendige Energie. Diese muß jedoch, um in potentielle
Energie der Eisenscheiben d. bezüglich des magnetischen Feldes überzugehen, ihren
Weg über das eine Spitzenlager nehmen, d. h. es tritt zwischen .der Spitze des einen
Lagers und der Tragachse bzw. des betreffenden Lagersteines ein bestimmter Druck
auf, der natürlich um so größer ist, je größer das Gewicht der Spule i und der an
ihr befestigten Teile ist. Dieser Druck wird bei größeren Fallhöhen oder Erschütterungen
des Meßwerkes so stark, daß er unbedingt zu einer Deformation der betreffenden Lagerspitze
und damit zu einer Beeinträchtigung der Empfindlichkeit des Meßgerätes führt.
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Bei der neuen Ausführung nach Fig..2 sind nun die Drehspule io und
die an ihr befestigten Teile unmittelbar im Feld des Galvanometermagneten schwebend
gehalten. Stößt dieses System nach einer bestimmten Fallhöhe auf eine starre Unterlage
auf, so geht die in der Drehspule io und den mit ihr verbundenen Teilen aufgespeicherte
lebendige Energie unmittelbar über die mit der Spule 1o verbundenen Tellern in potentielle
Energie des magnetischen Feldes über, braucht also nicht ihren Weg über die zwischen
der Spule io und der Führungsachse 12 angeordneten Lager zu nehmen. Infolgedessen
führt die in dem Spulensystem io bei Erschütterungen aufgespeicherte Energie nicht
zu irgendeiner Belastung der Spitzenlager. Allerdings muß bei der Ausführung nach
Fig.2, zumindest theoretisch, die in der Führungsachse 12 aufgespeicherte lebendige
Energie beim Aufstoßen des Meßwerkes auf eine starre Unterlage ihren Weg über eines
der beiden Lager nehmen, um in potentielle Energie der Teller i i bezüglich des
Magnetfeldes umgewandelt zu werden. Die Masse der Führungsachse 1 2 und der mit
ihr verbundenen Lagersteine läßt sich jerdoch so gering halten, daß praktisch irgendwelche
Deformationen der Lagerspitzen nicht auftreten können. Z. B. besteht die Möglichkeit,
das Gewicht der Führungsachse 12 und der an ihr befestigten Steine unter den Wert
0,4 9 zu bringen. Dieser Wert stellt bekanntlich einen, Grenzwert dar, bei dessen
Unterschreiten praktisch sich irgendwelche Beschädigungen der Spitzenlager infolge
von Erschütterungen und Stößen des Meßwerkes nicht feststellen lassen.
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Aus obiger Erläuterung geht hervor, daß der Grundgedanke der Erfindung
darin besteht, die zum elastischen Abfangendes drehbeweglichen Systemteiles beim
Auftreten von Erschütterungen u. dgl. dienenden Mittel so anzuordnen, daß die im
drehbeweglichen Svstemteäl in Achserrichtung wirksame lebendige Energie beim Aufstoßen
des Meßwerkes unmittelbar, d. h. ohne den Umweg über die Drehlager, in denen sich
der drehbewegliche Systemteil in Abhängigkeit von der Meßgröße dreht, rufgenommen
wird.
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Die Ausführung nach Fig.2 hat neben dem überraschenden Unterschied
in der Wirkungsweise gegenüber der Ausführung nach Fig. i auch noch Vorteile rein
konstruktiver Art. Wie aus der Gegenüberstellung der Fig. i und 2 hervorgeht, ist
bei der Ausführung nach Fig. 2 das Verhältnis zwischen Höhe des Eisenkernes und
Höhe des zugehörigen Feldmagneten größer als bei der bekannten Ausführungsform,
da bei dieser der Eisenkern 2 wegen der Teller d. nicht über die Lagersteine hinausragen
kann, während das bei der Treuen Ausführung, bei der die Eisenteller an der Spule
befestigt sind, ohne weiteres, wie aus der Darstellung hervorgeht, möglich ist.
Infolgedessen wird bei der Ausführung nach Fig. - das Feld des Galvanometermagneten
besser ausgenutzt, und es kann somit bei dieser Ausführung bei u
eicher Größe
des die Windungsfläche der Drehspule durchsetzenden Flusses der Magnet kleiner gewählt
werden als hei der Ausführung nach Fig. i.
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Es ist ersichtlich, daß der Grundgedanke der Erfindung auch in anderer
Weise verwirklicht werden kann. Fig.3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, ebenfalls in Anwendung auf ein Drehspulgalvanometer. io ist wieder die
im Felde des Magneten 14 bewegliche Drehspule und 12 die zu ihrer Führung dienend,.
Achse mit den Lagersteinen der zwischen der Achse 12 und der Spule iö befindlichen
Spitzenlager. Die Drehspule io ist bei dieser Ausführung nebst der Führungsachse
i2 erfindungsgemäß mittels eines Bändchens oder Fadens IS an einer Federanordnung,
z. B. einer Blattfeder 16, aufgehängt. Wie ohne weiteres ersichtlich, hat diese
Ausführung die gleichen Vorteile wie die Bauart nach Fig. 2, d. h. die beim Aufstoßen
des Meßwerkes in der Drehspule io zuvor -aufgespeicherte lebendige
Energie
geht, ohne den Umweg über die Spitzenlager zu nehmen, in Formänderungsarbeit der
Feder 16 über.
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Bei der Ausführung nach Fig.2 besteht unter Umständen die Möglichkeit,
daß Renianenzerscheinungen der mit der Drehspule io verbundenen und mit ihr drehbaren.
Eisenteller i i das Meßergebnis stören. Diese Störung kann durch Wahl möglichst
r einanenzfreien Eisens zur Herstellung der Eisenteller i i beseitigt werden. Statt
dessen können aber auch, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die Eisenteller i i außerhalb
der Windungsfläche der Drehspule io angeordnet und z. B. zu einem Doppelkegel 17
vereinigt werden. Der mit der Spule io verbundene Doppelkegel 17 befindet sich im
Felde eines magnetischen Nebenschlusses, der durch zwei mit dem regulären Feldmagneten
14. verbundene Eisenbleche 18 gebildet ist. Fig. 5 veranschaulicht eine Draufsicht
auf eines der Isisenbleche 18. Bei dieser Ausführung wird somit die Drehspule io
und die Führungsachse 12 mittels des Feldes zwischen dem Eisenkörper 17 und den
Eisenblechen 18 schwebend gehalten. Die Wirkungsweise ist im übrigen die gleiche
wie bei der Ausführung nach Fig. 2.
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Statt durch die Bleche 18 einen magnetischen Nebenschluß zu bilden,
kann inan selbstverständlich auch neben dein regulären Feldmagneten 14 einen besonderen
Magneten verwenden. Diese Ausführung kann auch finit Vorteil bei Dynamometern und
anderen Geräten, die keinen Feldmagneten besitzen, Anwendung finden.
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Wenn die Erfindung in der Zeichnung und der Beschreibung an Drehspulengalvanoinetern
erläutert wurde, so ist ihre Anwendung doch nicht auf diese Geräte beschränkt; sie
kann vielmehr bei allen Meßgeräten Anwendung finden, bei welchen es auf besondere
Empfindlichkeit der Lagerung eines drehbeweglichen Systemteiles ankommt.
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F_ s war oben darauf hingewiesen worden, daß z. B. mit Bezug auf Fig.
2 das Gewicht der Führungsachse 1z und der mit ihr verbundenen Teile sich so niedrig
halten läßt, claß die in diesem Teil bei Erschütterungen aufgespeicherte Energie
hinsichtlich der Beanspruchung der Lagerung ganz ohne Belang ist. In Fällen, in
denen aus konstruktiven Gründen sich das Gewicht des Führungsteiles nicht hinreichend
niedrig halten läßt, besteht die Möglichkeit, auch dem Führungsteil 12 Mittel zuzuordnen,
die unmittelbar, d. h. ohne Beanspruchung der Lager, die in ihm aufgespeicherte
lebendige Energie beim Aufstoßen des Gerätes aufnehmen. Man könnte z. B. zu diesem
Zweck die Ausführung nach Fig. i und 2 vereinigen, also sowohl die Führungsachse
wie auch die Drehspule io mit Eisentellern versehen," die jedoch in ihrer gegenseitigen
Größe entsprechend abzustimmen wären.